城市道路照明TT系統中電氣裝置的電擊防護設計方法

周進兵

【摘要】 TT系統是城市道路照明配電常用的形式之一。正確使用TT系統可以保障人身安全、防止電擊事故和保護用電設備。本文對TT系統在城市道路照明配電中的應用進行分析，解釋了路燈照明采用TT系統具有接地保護安全可靠、經濟合理的優點.

【關鍵詞】 接地型式 剩余電流 接地故障 RCD（漏電保護器）

一、 引 言

從2005年開始，我國城市建設飛速發展，城市道路照明發生了巨大的變化，路燈總數成倍增長。由于城市道路照明線路長，負荷分散. 戶外環境差，室外直接觸及行人的可能性大，因此安全尤為重要。對于接地故障而言，由于線路長，故障電流較小，遠端的接地故障對于供電電源處的保護裝置不能及時反應，做好城市道路照明工程的接地保護，保障市民的人身安全成為一項非常重要工作。

二、TT系統和工程實例表

1. 定義：

TT 系統是指將電氣設備的金屬外殼直接接地的保護系統，稱為保護接地系統，也稱TT系統。第一個符號T表示電力系統中性點直接接地；第二個符號T表示負載設備外露不與帶電體相接的金屬導電部分與大地直接聯接，而與系統如何接地無關。

2 .TT配電系統示意圖

道路沿線引入10KV高壓電源線路進入室外路燈箱式變電站，由箱式變電站分配至各道路的路燈控制箱，由路燈控制箱給每盞路燈供電，設置RCD1，RCD2兩級接地故障保護，各級設有各自的接地極，見圖1。

3.工程實例表

三、路燈配電線路的接地故障保護

1. 額定漏電動作電流I△n的計算方法

路燈配電采用TT系統時，三相平衡分布的路燈回路的正常最大泄漏電流理論值為

I△=IX1+IX2+IX3，與實測數據接近。干線采用RCD1作接地故障保護，末端燈具采用RCD2作為接地故障保護。RCD額定漏電動作電流的優選值為額定漏電不動作電流的2倍，根據“GB 13955-2005-5.7.5 RCD的額定剩余不動作電流應不小于被保護電氣線路和設備的正常運行時泄漏電流最大值的2倍”，得到公式：I△n=2*I△n0 ；I△n0≥2*I△得出I△n≥4*I△=4*（IX1+IX2+IX3）即：I△n≥4*（IX1+IX2+IX3）

式中：

I△： 剩余電流（流過剩余電流動作保護裝置主回路電流瞬時值的矢量和，用有效值表示）；

I△n： 額定漏電動作電流（制造廠對剩余電流動作保護裝置規定的剩余動作電流值，在該電流值時，剩余電流保護裝置應在規定的條件下動作）；

I△n0： 額定剩余不動作電流（制造廠對剩余電流動作保護裝置規定的剩余不動作電流值，在該電流值時，剩余電流保護裝置在規定的條件下不動作，額定剩余不動作電流的優先值為0.5 I△n） ；

Ix1；為各燈具正常泄漏電流、對于單相回路的路燈而言，燈具總泄漏電流即為各燈具泄漏電流之代數和。對于路燈干線為三相配電且均衡分布，其泄漏電流之矢量和Ix1基本為0。

Ix2：各燈具引接線正常泄漏電流，單相燈具的引接線正常泄漏電流可查得，三相配電回路，可認為其矢量和Ix2為0。

Ix3：干線正常泄漏電流。正常泄漏電流可查得。

2. 末端燈具RCD2的選擇

單套燈具的引接線RCD2的額定漏電動作電流I△n≥4*（IX1+IX2）=4*（0.11mA+15m*52mA/1000m）=3.56mA，單套燈具的引接線正常泄漏電流可查表1得為52mA/km .所以RCD2的 I△n可以選擇30mA。

3.干線RCD1的選擇

干線RCD1的額定漏電動作電流I△n≥4*IX3 =4*26mA=104mA。根據RCD的制作規格（優選值），I△n取值為300mA、500mA等，建議取值為500mA。

4. RCD1和RCD2選擇性的分級保護

末端燈具處RCD2（0.1s動作）作時間上的配合時，干線RCD2的分斷時間可取0.4s動作。滿足“GB 13955-2005-5.7.4 在采用分級保護方式時，上下級剩余電流保護裝置的動作時間差不得小于2s。上一級剩余電流保護裝置的極限不驅動時間應大于下一級剩余電流保護裝置的動作時間，且時間差應盡量小。”的要求，為了從動作時間方面來滿足上、下級間配合滿足動作選擇性要求，避免出現越級跳閘造成大面積停電故障。

四、TT系統的保護接地

1.若接地故障發生在燈具開關RCD2（I△n =30mA）之后（參見圖1）應符合下式的要求：

Ra *I△n≤50V 式（1）；得出Ra ≤50V/ I△n =50V/0.03A=1666Ω 式（2）

2.若接地故障發生在燈具開關RCD2之前、干線開關RCD1（I△n =500mA）之后的外露可導電部分（參見圖1），應符合下式的要求：RA*I△n≤50V 式（3），得出RA≤50V/ I△n =50V/0.5A=100Ω 式（4）

3.綜合式（2）式（4）結果可得，若同一回路設置了上級RCD1和下級RCD2接地故障保護后，實際工程對保護接地電阻值的要求寬松，很容易滿足接地電阻值的要求.分別設置接地體Ra和RA可避免接地故障電壓沿PE線蔓延，并且供電電纜可采用四芯，比五芯電纜為節省投資。也滿足“GB 50054-2011-5.2.14 TT系統中，配電線路內由同一間接接觸防護電器保護的外露可導電部分，應用保護導體連接至各自的接地極上。當有多級保護時，各級應有各自的接地極”的要求。

五、結論

從安全性方面考慮，TT系統將各級電氣設備的金屬外殼直接接地，故障不會蔓延，能夠有效的保護用電設備和防止觸電，不會大面積滅燈，安全性較高；從經濟方面分析，TT系統配電線路不需要PE線，減少了配電線路的投資。因此筆者認為供電半徑長的城市道路照明工程優先選擇TT系統。

參考文獻

[1]《低壓配電設計規范》GB 50054-2011.

[2]《系統接地的型式及安全技術要求》GB14050-2008.

[3]《城市道路照明設計標準》CJJ 45-2011.

[4]《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》GB13955-2005.